專利名稱：一種便于電池管理系統管理的磷酸鐵鋰電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及電池管理和磷酸鐵鋰電池技術。
背景技術：
電池管理系統(BMS)是電池與用戶之間的紐帶，主要對象是二次電池。二次電池存在下面的ー些缺點，如存儲能量少、壽命短、串并聯使用問題、使用安全性、電池電量估算困難等。電池的性能是很復雜的，不同類型的電池特性亦相差很大。BMS主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態。磷酸鐵鋰電池以它卓越的充放電性能，高能量密度，被廣泛應用于筆記本電腦、手 機及電動工具等電子產品中，目前已經成為世界各國研究開發的重點。普通磷酸鐵鋰電池一般以磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為電池正極的活性物質，但磷酸鐵鋰電池放電過程中的電壓特性曲線在3. IV左右時比較平滑，不利于BMS對電壓數據進行采集來評估電池組的電池剩余電量(S0C)，實際評估中誤差比較大。因此，容易出現單只電池過充、過放導致電池損壞，影響電池組的正常工作，工作壽命大大縮短。
發明內容
本發明主要針對普通磷酸鐵鋰電池的上述不足，通過改變磷酸鐵鋰電池的電芯成分，獲得ー種便于BMS管理的新型磷酸鐵鋰電池。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是在正極材料中摻入三元材料(即鎳鈷錳酸鋰LiNixC0yMn1^O2)，這樣，正極材料的成分包括磷酸鐵理(LiFePO4)、鎳鈷錳酸鋰(LiNixCoyMnmO2 )、導電劑和粘結劑PVDF，其中，LiFePO4的粒徑D5(l=l_3. 5微米，LiNixCoyMn1^yO2 的粒徑 D5(l=12_18 微米；各成分的質量比為 LiFePO4 = LiNixCoyMn1TyO2:導電劑PVDF=98-99:1-2:3-4:3-5。負極材料的成分包括人造石墨、增稠劑CMC、粘結劑SBR和導電劑，其中，人造石墨的粒徑D5(l=12-18微米，且各成分的質量比為人造石墨導電劑增稠劑CMC:粘結劑SBR=IOO: 1-2:1-3:2-3。按常規方法制成磷酸鐵鋰電池。本發明通過在正極材料中摻入所述三元材料(LiNixCoyMnnyO2),改變了磷酸鐵鋰電池在3. IV左右時的放電電壓特性曲線，使曲線變得傾斜，從而便于BMS采集電壓來估算電池組目前的SOC。本發明的有益效果是，使得BMS便于對電池的電壓數據進行采集，進而有效的對電池進行充放電管理，大大的延長了電池的使用壽命。
圖I是本發明與普通磷酸鐵鋰電池放電過程中電壓特性對比曲線圖。圖中X軸表示放電時間(單位s)，Y軸表示BMS系統采集的電壓(單位mV)。I為普通磷酸鐵鋰電池放電過程中的電壓特性曲線，2為本發明放電過程中的電壓特性曲線。
具體實施例方式為了說明問題，我們分別制備普通磷酸鐵鋰和本發明提供的新型磷酸鐵鋰電池來進行比較。普通磷酸鐵鋰電池電芯正極材料各成分的質量比為LiFePO4:導電劑PVDF=125:2:3，負極材料各成分的質量比為人造石墨導電劑CMC:SBR=100:1. 5:1. 5:2. 5。按常規方法制成型號為756070的磷酸鐵鋰電池，并按常規IC放電。本發明的電芯正極材料體各成分的質量比為LiFePO4: LiNi0.33Co0.33Mn0.3302 :導電劑PVDF=IOO: 1:3:5，負極材料各成分的質量比為人造石墨導電劑CMC:SBR=100:1. 5:1. 5:2. 5。按常規方法制成型號為756070的磷酸鐵鋰電池，并按常規IC放電。 參照附圖，I為普通磷酸鐵鋰電池放電過程中的電壓特性曲線，2為本發明放電過程中的電壓特性曲線。由圖可見，本發明在放電過程中電壓下降隨時間的變化率較普通磷酸鐵鋰電池的要大，放電電壓特性曲線更傾斜，達到了便于BMS有效管理的目的。
權利要求
1.一種磷酸鐵鋰電池，其電芯由正極材料和負極材料組成，其特征是在正極材料中摻入三元材料(即鎳鈷錳酸鋰LiNixCoyMn1IyO2),正極材料的成分包括磷酸鐵理(LiFeP04)、鎳鈷錳酸鋰(LiNixCOyMni_x_y02)、導電劑和粘結劑PVDF;負極材料的成分包括人造石墨、增稠劑CMC、粘結劑SBR和導電劑。
2.根據權利要求I所述的正極材料，其特征是=LiFePO4的粒徑D5tl=I-3. 5微米，LiNixCoyMnnyO2的粒徑D5(l=12_18微米，正極材料各成分的質量比為LiFePO4: LiNixCoyMn1TyO2:導電劑PVDF=98_99:1-2:3_4:3_5。
3.根據權利要求I所述的負極材料，其特征是人造石墨的粒徑D5(i=12-18微米，負極材料各成分質量比為人造石墨:導電劑:增稠劑CMC:粘結劑SBR=IOO: 1-2:1-3:2-30
全文摘要
本發明公開了一種便于電池管理系統(BMS)管理的新型磷酸鐵鋰電池，磷酸鐵鋰電池的電芯主要包括正極材料和負極材料，通過在正極材料中摻入三元材料(即鎳鈷錳酸鋰LiNixCoyMn1-x-yO2)，改變了磷酸鐵鋰電池在3.1V左右時的放電電壓特性曲線，使曲線變得傾斜，從而便于BMS采集電壓來估算電池組目前的電池剩余電量(SOC)，進而有效的對電池進行充放電管理，可以大大的延長電池的使用壽命。
文檔編號H01M4/525GK102694195SQ201110071498
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月24日 優先權日2011年3月24日
發明者袁平秋, 陸明 申請人:江西日普升太陽能光伏產業有限公司